SE536688C2 - Manövercylinder för en växellåda, en växellåda med sådan manövercylinder, samt ett fordon med en sådan växellåda - Google Patents

Description

20 25 30 536 688 ningar, som är utformade i ett cylinderhus. En kolv i manövercylindern är lagrad mot cylinderhusets insida medelst ringformade stomdelar, som uppvisar urtag för tätningar.

Tätningarna upptar således en väsentlig kraft enligt detta utförande. Samtidigt måste cylinderhuset uppvisa en avsevärd längd för att kunna vara utformat med en tillräckligt lång lageryta för de ringformade stomdelama.

Dokumentet US-A-45 93 606 visar en manövercylinder for en växellåda till ett fordon.

Manövercylindem är försedd med en extra kolv, som möjliggör en huvudko lv att in- ställas i ett mellanläge. Huvudkolven är på sin utsida försedd med ett runtomgående glidlager, som anligger mot cylinderhusets insida. För att huvudkolven skall kunna lagras mot cylinderhusets insida måste cylinderhuset uppvisa en tillräcklig längd.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Trots kända lösningar finns ett behov av att vidareutveckla en manövercylinder, som uppvisar en mindre axiell utbredning än befintliga manövercylindrar, så att utrymmes- behovet för manövercylindem vid växellådan minskar och så att alla för växellådan nödvändiga komponenter får plats vid växellådan.

Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en manövercylinder för en växellåda med små dimensioner.

Ett annat syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en kompakt manövercylinder for en växellåda med låg tillverkningskostnad.

Dessa syften uppnås med en manövercylinder för en växellåda av det inledningsvis nämnda slaget, vilken kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravet 1.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en växellåda med en manö- vercylinder med små dimensioner. 10 15 20 25 30 536 688 Detta syfte uppnås med en växellåda, som innefattar en manövercylinder av det inled- ningsvis nämnda slaget, vilken kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravet 10.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahålla ett fordon med en växellåda med en manövercylinder med små dimensioner.

Detta syfte uppnås med ett fordon, som innefattar en växellåda av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravet ll.

En sådan manövercylinder uppvisar en mindre axiell utbredning än befintliga manö- vercylindrar, vilket medför att utrymmesbehovet för manövercylindem vid växellådan minskar, så att alla for växellådan nödvändiga komponenter får plats vid växellådan.

Växellådor för fordon uppvisar vanligtvis ett flertal växelsteg, vilket medför att flera manövercylindrar behöver anordnas i växellådan. Därmed ökar kravet ytterligare att respektive manövercylinder uppvisar små dimensioner. På grund av att manövercylin- dem kan utformas med mindre dimensioner minskar också materialbehovet, vilket leder till minskade tillverkningskostnader av manövercylindem. Växellådan kan som helhet konstrueras kompakt när manövercylindem uppvisar små dimensioner, vilket leder till minskad vikt hos fordonet. Därrned minskar också fordonets bränsleförbruk- ning.

Ytterligare fördelar med uppfinningen framgår av följande detaljerade beskrivning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följ ande beskrivs, såsom ett exempel, en föredragen utforingsforrn av uppfinning- en med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar en schematisk sidovy av ett fordon med en manövercylinder och en växellåda enligt föreliggande uppfinning, 10 15 20 25 30 536 688 Fig. 2 visar en snittvy av manövercylindem enligt en första utföringsforrn av föreliggande uppfinning i ett första ändläge, Fig. 3 visar en snittvy av manövercylindem enligt den första utföringsforrnen av föreliggande uppfinning i ett mellanläge, Fig. 4 visar en snittvy av manövercylindem enligt den första utföringsformen av föreliggande uppfinning i ett andra ändläge, och Fig. 5 visar en snittvy av manövercylindem enligt en andra utföringsform av föreliggande uppfinning i ett första ändläge.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar en schematisk sidovy av ett fordon 1, exempelvis en lastbil. Fordonet 1 är försett med en förbränningsmotor 2, som är kopplad till en växellåda 4. Växellådan 4 är kopplad till fordonets 1 drivhjul 6 via en kardanaxel 8. Växellådan 4 är försedd med en manövercylinder 10, som har till uppgift påverka ett eller flera kugghjul 12 i växel- lådan 4 i syfte att ändra utväxlingen genom växellådan 4. Eftersom växellådor 4 för fordon 1 vanligtvis innefattar ett flertal växelsteg behöver flera manövercylindrar 10 anordnas i växellådan 4. Manövercylindem 10 är företrädesvis av pneumatisk typ och påverkas av tryckluft. Dock kan andra fluider användas för att styra manövercylindem 10, exempelvis hydraulolja.

Växellådan 4 i en lastbil utgörs ofta av en automatisk växellåda 4, som innefattar ett stort antal samverkande komponenter för att åstadkomma den automatiska växlingen.

Manövercylindem 10 skall därför utformas så liten som möjligt för att alla komponen- ter skall få plats vid växellådan 4.

Fig. 2 visar en snittvy av manövercylindem 10 enligt en första utföringsforrn av före- liggande uppfinning i ett första ändläge. Manövercylindem 10 innefattar ett cylinder- 10 15 20 25 30 536 688 hus 14, som är försett med en första och andra gavel 16 resp. 18 till bildande av ett utrymme 20 i vilket en kolv 22 är anordnad att axiellt kunna förflyttas fram och åter.

En kolvstång 24 är förbunden med kolven 22 via ett fästelement 26. En öppning 28 är anordnad i den första gaveln 16 genom vilken öppning 28 kolvstången 24 är anordnad att sträcka sig. Kolvstången 24 är vid sin från kolven 22 vända ände försedd med en fästanordning 30 för anslutning av en arm 32, som påverkar de i växellådan 4 befintli- ga kugghjulen 12 vid växling.

Kolven 22 uppdelar det av cylinderhuset 14, den första gaveln 16 och den andra gaveln 18 bildande utrymmet 20 i ett första och andra utrymme 34 resp. 36. En första port 38 står i förbindelse med det första utrymmet 34 och en andra port 40 står i förbindelse med det andra utrymmet 36. Genom de första och andra portarna 38, 40 till- och bort- förs en fluid för att förflytta kolven 22 i förhållande till cylinderhuset 14. De första och andra portarna 38, 40 är anslutna till en tryckkälla 42 för fluid via första och andra ven- tiler 44, 46. Ventilema 44, 46 styrs företrädesvis av signaler från en styrenhet 48. Till styrenheten 48 är också en givare 50 ansluten, vilken är monterad i den andra gaveln 18 och som avkänner läget hos kolven 22 i cylinderhuset 14. Detta åstadkommes me- delst en pinne 52, som är förbunden med kolven 22, vilken pinne 52 sträcker sig in i en långsträckt fördjupning 54 i givaren 50. Företrädesvis är givaren 50 försedd med en inte visad spole, som medelst induktion registrerar var pinnens 52 yttre ände befinner sig i förhållande till spolen. Genom att med givaren 50 avkänna var i den längsträckta fördjupningen 54 pinnen 52 befinner sig kan kolvens 22 läge i cylinderhuset 14 be- stämmas.

En tredje port 56 är anordnad i cylinderhuset 14, vilken tredje port 56 står i förbindelse med omgivande atmosfärstryck. Den tredje porten 56 står i kontakt med ett tredje ut- rymrne 58, som bildas mellan kolven 22 och cylinderhuset 14 samt en första och andra radialtätning 60 resp. 62, vilka är anordnade mellan kolven 22 och cylinderhuset 14.

Radialtätningar 60, 62 är utformade att glida på kolven 22 och cylinderhuset 14 vid kolvens 22 axiella rörelse i förhållande till cylinderhuset 14. Radialtätningama 60, 62 tillser att trycksatt fluid inte skall kunna strömma mellan de första, andra och tredje 10 15 20 25 30 536 688 utrymmena 34, 36, 58. Den tredje porten 56 har som uppgift att utjämna eventuellt uppkommet under- och övertryck till atmosfarstryck i det tredje utrymmet 58.

De första och andra radialtätningama 60, 62 är försedda med förstyvningselement 64, som är avsedda att samverka med en på kolven 22 anordnad runtomgående fläns 68.

Därmed kan radialtätningarna 60, 62 också fiingera som sekundära kolvar och överföra kraften från den trycksatta fluiden på kolvens 22 fläns 68 för att därmed utöva en på kolven 22 verkande axiell kraft.

Kolven 22 är försedd med en axiell borrning 70, som medelst ett glidlager 72 är anord- nad att anligga mot en på den andra gaveln 18 anordnad klack 74. Borrningen 70 har företrädesvis en väsentligen cirkulär form med en centrumaxel 76 som väsentligen sammanfaller med kolvens 22 centrumaxel 78. Företrädesvis har klacken 74 en väsent- ligen cirkulär form med en diameter som är mindre än borrningens 70 diameter. För det fall både borrningen 70 och klacken 74 har en cirkulär form är också glidlagret 72 väsentligen cirkulärt, så att en stabil lagring för kolven 22 erhålls. För att kolven 22 skall erhålla en stabil lagring utmed hela sin slaglängd har borrningen 70 och klacken 74 en axiell utbredning, som är lika med eller överstiger kolvens 22 slaglängd. Den första gaveln 16 är vid sin öppning försedd med en kolvstångslagring 80, som tillsam- mans med en kolvstångstätning 79 lagrar och upptar radiella krafter mellan ko lvstång- en 24 och den första gaveln 16. Glidlagret 72 mellan kolven 22 och klacken 74 på den andra gaveln 18 medför tillsammans med kolvstångslagringen 80 att kolv 22 och kolv- stång 24 med stor stabilitet kan föras fram och åter i cylinderhuset 14. Glidlagret 72 mellan kolven 22 och klacken 74 på den andra gaveln 18 medför också att manövercy- lindems 10 axiella utbredning kan minskas, vilket medför att utrymmesbehovet för manövercylindern 10 vid växellådan 4 minskar, så att alla för växellådan 4 nödvändiga komponenter får plats vid växellådan 4. På grund av att manövercylindem 10 kan ut- formas med mindre dimensioner minskar också materialbehovet, vilket leder till mins- kade tillverkningskostnader av manövercylindem 10. Växellådan 4 kan som helhet konstrueras kompakt när manövercylindem 10 uppvisar små dimensioner, vilket leder till minskad vikt hos fordonet 1. Därmed minskar också fordonets 1 bränsleförbruk- ning. 10 15 20 25 30 536 688 Enligt den i fig. 2 Visade första utföringsforrnen av uppfinningen är glidlagret 72 an- ordnat i ett runtomgående urtag 82 i kolvens 22 borrning 70. Därmed kommer glidlag- ret 72 att följa med kolven 22 i sin fram och återgående rörelse. Företrädesvis är det runtomgående urtaget 82 anordnat i närheten av en ändyta 84 av kolven 22 som vetter från kolvstången 24, vilket medför en ökad stabilitet utmed hela kolvens 22 slaglängd.

Som nämnts ovan påverkar manövercylindem 10 de i växellådan 4 befintliga kugghju- len 12 vid växling. Eftersom växlingen utförs från ett växelsteg till ett annat med ett mellanliggande neutralläge skall kolven 22 kunna styras till tre lägen i cylinderhuset 14, vilka motsvaras av ett första och andra ändläge samt ett mellanläge.

För att förflytta kolven 22 från det i fig. 2 visade första ändläget till ett i fig. 3 visat mellanläge tillförs trycksatt fluid både det första och andra utrymmet 34, 36 i cylinder- huset 14 genom både den första och andra porten 38, 40. Således öppnas ventilerna 44, 46 och trycksatt fluid från tryckkällan 42 tillförs det första och andra utrymmet. Kol- ven 22 kommer då att förskjutas till mellanläget, som visas i fig. 3. Radialtätningama 60, 62, som anligger mot kolvens 22 runtomgående fläns 68 verkar dels med motrikta- de krafter på kolven 22, dels tätande mot det mellan radialtätningama 60, 62 bildade tredje utrymmet 58, så att den trycksatta fluiden kvarhålls i det första och andra ut- rymrnet 34, 36, och inte kan nå det tredje utrymmet 58 för att därmed inte kunna lämna cylinderhuset 14 genom den tredje porten 56. Företrädesvis är cylinderhusets 14 insida försedd med ett runtomgående utskott 86, som bildar anliggningsytor 88 för radialtät- ningama 60, 62. Det runtomgående utskottet 86 har företrädesvis en axiell utbredning som motsvarar den runtomgående flänsens 68 axiella utbredning. Genom att anordna det runtomgående utskottet 86 väsentligen centralt i cylinderhuset 14 kommer det i fig. 3 visade mellanläget erhållas genom att både det runtomgående utskottet 86 på cylin- derhuset 14 och den runtomgående flänsen 68 på kolven 22 fixeras mellan respektive radialtätning 60, 62. I det i fig. 3 visade mellanläget har manövercylindem 10 styrt de i växellådan 4 befintliga kugghjulen 12 till ett neutralläge. Vid kolvens 22 rörelse från det första läget till mellanläget har pinnen 52 förts längre in i givarens 50 fördjupning 54. Givaren 50 sänder därmed signaler till styrenheten 48 om kolvens 22 läge i cylin- 10 15 20 25 30 536 688 derhuset 14, Vilket medför att styrenheten 48 kan avgöra Vilken utväxling som är in- ställd i växellådan 4. I förtydligande syfte har styrenhet 48, ventiler 44, 46 och tryck- källa 42 med tillhörande anslutningar och ledningar utelämnats i fig. 3.

För att förflytta kolven 22 från det i fig. 3 visade mellanläget till ett i fig. 4 visat andra ändläge tillförs trycksatt fluid det första utrymmet 34 genom den första porten 38, sam- tidigt som det andra utrymmet 36 evakueras på fluid genom den andra porten 40. För att undvika ett undertryck i det tredje utrymmet 58 kommer fluid att strömma in genom den tredje porten 56. Således öppnas den första ventilen 44 och trycksatt fluid från tryckkällan 42 tillförs det första utrymmet 34. Den andra ventilen 46 tillser att fluid kan evakueras genom den andra porten 40. Kolven 22 kommer då att förskjutas till det andra ändläget, som visas i f1g. 4. Den första radialtätningen 60 kommer att anligga tätande mot det runtomgående utskottet 86 i cylinderhuset 14 och förhindra trycksatt fluid att nå det mellan radialtätningama 60, 62 bildade tredje utrymmet 58, så att den trycksatta fluiden kvarhålls i det första utrymmet 34, och inte kan nå det tredje utrym- met 58 for att därmed inte kunna lämna cylinderhuset 14 genom den tredje porten 56. I det i fig. 4 visade mellanläget har manövercylindem 10 styrt de i växellådan 4 befintli- ga kugghjulen 12 till ett andra växelläge. Vid kolvens 22 rörelse från mellanläget till det andra ändläget har pinnen 52 förts längre in i givarens 50 fördjupning 54. Givaren sänder därmed signaler till styrenheten 48 om kolvens 22 läge i cylinderhuset 14. I förtydligande syfte har styrenhet 48, ventiler 44, 46 och tryckkälla 42 med tillhörande anslutningar och ledningar utelämnats i fig. 4.

För att återföra kolven 22 till det första ändläget tillförs fluid det andra utrymmet 36, varpå det första och tredje utrymmet 34, 58 evakueras på fluid. Företrädesvis finns en passage 90 förbi glidlagret 72, så att fluid kan strömma till och från kolvens 22 axiella borrning 70 via en tvärgående kanal 91 anordnad i den andra gaveln 18, vilken tvärgå- ende kanal 91 har förbindelse med det andra utrymmet 36. Därmed har det andra ut- rymmet 36 en förbindelse med kolvens 22 axiella borrning 70 via passagen 90. Den tvärgående kanalen 91 utsträcker sig i allt väsentligt radiellt, medan passagen 90 ut- sträcker sig i allt väsentligt axiellt. 536 688 Fig. 5 visar en snittvy av manövercylindem 10 enligt en andra utföringsform av före- liggande uppfinning i ett första ändläge. Det som skiljer den första utföringsformen från den andra utföringsforrnen är att glidlagret 72 är anordnat på klacken 74. Placer- ingen av glidlagret 72 på klacken 74 medför att detta enkelt kan demonteras och bytas ut genom att den andra gaveln 18, skiljs från cylinderhuset 14 och åter monteras efter att ett nytt glidlager 72 monterats på klacken 74.

Angivna komponenter och särdrag som anges ovan kan inom ramen för uppfinningen kombineras mellan olika angivna utföringsformer.

Claims (11)

10 15 20 25 30 536 688 Patentkrav

1. Manövercylinder för en växellåda (4), innefattande ett cylinderhus (14), som är för- sett med en första och andra gavel (16, 18) till bildande av ett utrymme (20); en kolv (22), som är försedd med en kolvstång (24), vilken kolv (22) uppdelar nämnda utrym- me (20) i ett första och andra utrymme (34, 36); en öppning (28) i den första gaveln (16) genom vilken kolvstången (24) är anordnad att sträcka sig; en första port (38) i förbindelse med det första utrymmet (34); och en andra port (40) i förbindelse med det andra utrymmet (3 6), genom vilka portar (38, 40) en fluid till- och bortförs för att för- flytta kolven (22) i förhållande till cylinderhuset (14), kännetecknad av att kolven (22) är försedd med en axiell borrning (70), som medelst ett glidlager (72) är anordnad att anligga mot en på den andra gaveln (18) anordnad klack (74).

2. Cylinder enligt krav l, kännetecknad av att borrningen (70) har en väsentligen cir- kulär forrn med en centrumaxel (76) som väsentligen sammanfaller med kolvens (22) centrumaxel (78).

3. Cylinder enligt krav 2, kännetecknad av att klacken (74) har en väsentligen cirku- lär form med en diameter, som är mindre än borrningens (70) diameter.

4. Cylinder enligt något av föregående krav, kännetecknad av att borrningen (70) och klacken (74) har en axiell utbredning, som är lika med eller överstiger kolvens (22) slaglängd.

5. Cylinder enligt något av föregående krav, kännetecknad av att glidlagret (72) är väsentligen cirkulärt.

6. Cylinder enligt något av föregående krav, kännetecknad av att en tredje port (56) är anordnad i cylinderhuset (14) för tryckutjämning i ett tredje utrymme (58) beläget mel- lan det första och det andra utrymmet (34, 36). 10 10 15 20 536 688

7. Cylinder enligt något av föregående krav, kännetecknad av att en första och andra radialtätning (60, 62) är anordnade mellan kolven (22) och cylinderhuset (14), vilka radialtätningar (60, 62) är utformade att glida på kolven (22) och cylinderhuset (14) vid kolvens (22) rörelse i förhållande till cylinderhuset (14).

8. Cylinder enligt något av föregående krav, kännetecknad av att glidlagret (72) är anordnat i kolvens (22) borrning (70).

9. Cylinder enligt något av kraven 1 - 7, kännetecknad av att glidlagret (72) är anord- nat på klacken (74).

10. Växellåda (4 ), kännetecknad av att den innefattar en manövercylinder (10 ) enligt något av kraven l - 9.

11. ll. Fordon (1), kännetecknat av att det innefattar en växellåda (4 ) enligt krav 10. 11